Untersuchungen der Zink-Diffusion und Defekterzeugung in Galliumarsenid

Rucki, A.

Book/Report

FZJ-2019-01991

Untersuchungen der Zink-Diffusion und Defekterzeugung in Galliumarsenid

Rucki, A. (Corresponding author)FZJ*

1997
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3390, IX, 180, XII p. (1997)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21966

Report No.: Juel-3390

Abstract: Mikrostruktur erfolgte mittels Transmissionselektronenmikroskopie an Probenquerschnitten, und die Zn-Konzentrationsprofile wurden durch Ausbreitungswiderstandsmessung oder mit der Elektronenstrahlmikrosonde bestimmt. Die Untersuchungen ergeben eine Korrelation der Defektstruktur mit den Profilenunter allen Diffusionsbedingungen und erlauben die Interpretation der Unterschiede zwischen den mit den beiden Methoden gemessenen Profilen. Es wird gezeigt,daß die Zn$_{1}$ und A$_{s_4}$-Partialdrücke bei Diffusionstemperatur eine wichtige Rolle bei der zeitlichen Entwicklung der Defektstruktur spielen. Die unter As-armen und As-reichen Bedingungen auftretenden unterschiedlichen Profilformen werden auf eine Beeinflussung der Zn-Diffusion durch Wechselwirkung mit den Kristalldefekten zurückgeführt. Die Profile lassen sich quantitativ gut anpassen, unter der Annahme, daß die Eigenfehlstellenkonzentrationen in bestimmten Tiefenzonenmittels der Defekte nahe bei den thermischen Gleichgewichtswerten gehalten werden. Im einzelnen führen die Untersuchungen zu folgenden wichtigen Ergebnissen und Schlußfolgerungen. $\bullet$ Die Defektbildung verläuft unabhängig von der Diffusionsquelle und der Diffusionstemperatur, wobei schon nach kurzen Diffusionszeiten (t< 1 min) als erste Defekte in einer 10 - 15 $\mu$m Zone vor der Diffusionsfront vollständige Versetzungsringe vom Zwischengitteratom-Typ gebildet werden. Die Versetzungsringe wachsen und reagieren hinter der Diffusionsfront zu einem Versetzungsnetzwerk. Während des Ringwachstumswerden Hohlräume gebildet, die vollständig mit Ga aufgefüllt werden. Die Untersuchungen werden bei Raumtemperatur durchgeführt, wofür amorphe Ga-Ausscheidungen in Hohlräumen beobachtet werden. Aufgrund des niedrigen Schmelzpunkts von Ga (T$_{m}$ = 303 K) ist jedoch anzunehmen, daß bei Diffusionstemperatur Ga-reiche Schmelzen in Hohlräumen vorliegen. Die Defektbildung läßt sich als Folge einer Übersättigung an Ga-Zwischengitteratomen (IGa) erklären, die dadurch hervorgerufen wird, daßpro Zeiteinheit mehr I$_{Ga}$ durch den Einbau von Zn auf Ga-Plätze (Kick-OutMechanismus) erzeugt werden, als durch Ausdiffusion zur Substratoberfläche abgebaut werden. Der primäre Prozeß der Versetzungsbildung verbraucht I$_{Ga}$, erzeugt jedoch As-Leerstellen (V$_{As}$), da die Versetzungsringe aus Ga- und AsAtomenbestehen. Durch die Bildung von Hohlräumen wird zum einen die resultierende V$_{As}$-Übersättigung abgebaut, zum anderen durch den Einbau von I$_{Ga}$ in die Hohlräume die I$_{Ga}$ Übersättigung weiter reduziert. Diese Ergebnisse und Schlußfolgerungen sind in Übereinstimmung mit früheren Untersuchungen [22], wobei erstmals gezeigt wird, daß schon vor der Diffusionsfront des C$_{Zn}$ ($\chi$)-Profils als erste Defekte Versetzungsringe gebildet werden. [...]

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